食品中有害物质的检测.ppt

食品分析 第十四章 食品中有害物质的检测 第一节 概论 一、有害物质与有毒物质的概念 在食品安全检测方面，经常遇到“有害物质 ”与“有毒物质”的概念。有害物质在自 然界中，当某物质或含有该物质的物料被按 其原来的用途正常使用时，如果因该物质而 导致人体生理机能、自然环境或生态平衡遭 受破坏，就称该物质为有害物质。从对机体 健康影响的角度可将有害物质分为普通有害 物质、有毒物质、致癌物和危险物。有毒物 质一般的定义为凡是以小剂量进入机体 ，通过化学或物理化学作用能够导致健康受 损的物质。所以有毒物质是相对的，剂量决 定着一种成分是否有毒，因此，一般有毒物 质的毒性分级也是以中毒剂量作为基准的。 表141 毒物毒性分级 毒性分级级大白鼠一次口服半数致 死量 LD50(mg/kg) 人一次性致死量 （g/kg） 剧剧毒 高毒 中等毒 低毒 微毒 1 150 50500 5005000 5000 0.05 0.050.5 0.55.0 5.015 15 二、食品中有害物质的种类与来源 食物中的有害物质可分为三类：一 是生物性有害物质，如黄曲霉、禽流感 、口蹄疫等致病菌；二是化学性有害物 质，如DDT、河豚毒素、甲状腺、肾上 腺、重金属、放射性元素等；三是物理 性有害物质，如金属碎屑、石子、动物 排泄物等。这些有害物质的主要来源有 ：不当地使用农药、兽药，包括施药过 量、施药期不当或使用被禁药物；来自 加工、贮藏或运输中的污染、如操作不 卫生、杀菌不合要求或贮藏方法不当等 ；来自特定食品加工工艺，如肉类熏烤 、蔬菜腌制等；来自包装材料中的有害 物质，某些有害物质可能移溶到被包装 的食品中；来自环境污染物，如二噁英 、多氯联苯等；以及来自食品原料中固 有的天然有毒物质。 三、加强食品中有害物质检测的必要 性 我国是一个农业大国，农民所占人口 比例极大，中央也非常关注“三农”问 题。增加农民收入的关键在于大力发 展农产品的深加工，而农产品加工的 关键是食品加工。我国加入世贸组织 后，每年有大量农水产品进出口贸易 。 加入世贸组织要求履行世贸组织 的贸易技术壁垒协议（TBT ）和实施卫生与动植物检疫措 施协议（SPS），这就使得食 品安全卫生方面的壁垒日益突出 ，给我国农水产品的出口造成严 重影响。另一方面，随着社会的 发展人民越来越关心自身健康， 对食品安全性的要求越来越高， 使得世界各国不断降低食品中有 害物质的最高残留限量（MBL） 的数值，这样就对检测水平提出 了新的要求。 第二节 食品中有害物质常用的检 测方法 薄层色谱法 一、原理 薄层色谱法（TLC）属于色谱 法的一种，色谱法最初是一种分 离技术，是依靠不同的被分离物 质在固定相和流动相的分配系数 的不同而使混合物达到分离的技 术。依靠该技术所得到的谱图称 为色谱图。 薄层色谱的原理是将吸附剂涂布 在比如玻璃板、铝薄板等固相支 持物上，经干燥后形成薄层板， 当点有样品的薄层板被放入盛有 流动相的层析缸中时，在流动相 沿固定相（即吸附剂）移动的过 程中，样品中不同的组分受到来 自固定相和流动相的作用力不同 ，致使各组分在固定相上迁移的 速率不同，从而使得各组分被分 开。被分离的各组分在薄层板上 形成不同的斑点，斑点的位置常 用比移值（Rf）来表示。 Rf=斑点中心到原点中心的距离/ 展开剂前沿到原点中心距离 在一定的色谱条件下，物质的 Rf值是一定的，因此可以用Rf值 进行定性分析。 二、常用的固定相 薄层分析中常用的固定相有硅胶、氧化 铝、纤维素、硅藻土、氢氧化钙、硫 酸钙等，其中最常用的是硅胶。包括 普通硅胶和改性硅胶。普通硅胶的表 面是极性硅醇基（SiOH），能与 极性化合物和可极化的化合物形成氢 键而表现出吸附性能。改性硅胶是采 用化学方法，将有机分子以共价键连 接到硅胶表面的硅醇基上，键合的有 机分子带有CN、NH3或（OH ）2等极性基团的称为正相键和，一般 用于分离非极性或极性较小的物质； 键和的有机分子带有十八烷基、辛烷 基或乙基等非极性基团的称为反相结 合，一般用于分离极性较大的物质。 三、常用的有机溶剂 对于有机溶剂而言，介电常数 大则极性大，它在正相色谱中的 洗脱能力强。表142列出了 几种常用溶剂的介电常数及其在 正相色谱中的相对洗脱能力。由 于介电常数与溶剂的纯度有很大 的关系，因此采用高纯度的溶剂 是提高实验效果可重复性的基础 。在实际操作中，使用混合溶剂 的机会比使用单一溶剂的机会要 多得多。 四、吸附剂的活度级别与吸附力、含水 量及Rf值的关系 物质之所以能在吸附剂的薄层上分离 ，是因为吸附剂的表面及其空隙的表 面存在许多活性点，被吸附物质（极 性或可极化的物质）的量及被吸附的 牢固程度在其他条件一定的情况下取 决于活性点的强度（单位面积的表面 能量）及数目（单位质量的表面积） ，单位质量吸附剂所含活性点的数目 越多、活性点的强度越大，则吸附剂 的活度越高，即对物质（极性或可极 化的物质）的吸附能力越强，被吸附 物质的Rf值就越小。 当此类吸附剂的含水量增加时， 吸附剂的活性点被水中羟基占据 的数目增多，因此，自由活性点 减少，吸附剂的活度变小，吸附 力也变小，于是被吸附物质的Rf 就变大。因此，为了使薄层板的 水分含量相对一致，使用时对薄 层板进行活化可以使Rf值具有较 好的重现性。 其他还有气相色谱法、高效液 相色谱法、质谱法、酶联免疫吸 附剂测定等。 第三节 食品中农药残留及其测定 农药是指用于预防、消灭或者 控制危害农业、林业的病、虫、 草及其他有害生物，以及有目的 地调节植物、昆虫生长的药物的 通称。农药在防止农作物病虫害 、提高农作物产量等方面起着重 要作用。另一方面，大量广泛地 使用农药也会造成食品的污染， 从而危害人畜健康。 n由于食品来源于动植物产品，所以食 品中普遍存在农药残留，其种类很多 ，常见的又有机氯农药和有机磷农药 两类。此外，在食品中如氨基甲酸酯 类、拟除虫菊酯类、沙蚕毒素类农药 残留也占有一定的比例。 n由于农药的毒性都很大，有些甚至可 以再人体内蓄积，严重危害人体健康 。因此为提高食品的卫生质量，保证 食品的安全及人类的健康，应该对食 品中的农药残留进行准确测定。目前 对有机氯农药六六六、滴滴涕及有机 磷农药等在食品中的允许残留量都做 出了相关规定。 食品中农药残留量的分析，早期 曾使用比色法、分光光度法和电 化学分析法进行测定，但由于这 些方法的灵敏度很低且选择性不 强，所以现在已经很少使用这些 方法。后来色谱法（尤其是气相 色谱法）被广泛用于测定食品中 农药残留量，这大大地提高了测 定的灵敏度和专一性。而高效液 相色谱法对于挥发性或热不稳定 性农药残留有很好的分析效果。 n一、有机氯农药残留及其检测 n二、有机磷农药残留及其检测 n内吸磷（1059）、甲拌磷（3911）、 乐果、敌百虫、敌敌畏等。 n三、氨基甲酸酯类农药残留及其检测 n氨基甲酸酯类农药在六六六禁用之后 已成为我国大量使用的一类农药。目 前在我国登记的87种农药品种中，氨 基甲酸酯农药占11种之多，而且产量 较大。它主要用作杀虫剂、杀螨剂、 除草剂、杀软体动物剂和杀线虫剂等 。 n四、拟除虫菊酯类农药残留及其检测 n 它是近年来发展较快的一类重要的 合成杀虫剂。由于它具有高效、低毒 、适用范围广等特点，目前在我国已 广泛使用。在已登记的87种杀虫剂中 拟除虫菊酯农药有19种。这类农药有 一定的毒性，尤其对鱼类毒性很高， 且具有一定的蓄积性。其主要中毒症 状表现为对神经系统及皮肤的刺激作 用。我国和世界食品卫生组织对拟除 虫菊酯农药残留的允许量都作出了相 关规定。 第四节 食品中兽药残留及其检测 一、兽药残留的种类与危害 兽药顾名思义是指用于预防和治疗畜 禽疾病的药物。但是近些年随着集约 化规模化养殖业的发展，一些化学的 、生物的药用成分被开发成具有某些 功效的动物保健品或饲料添加剂，它 们也属于兽药的范畴。因此从大的方 面讲，兽药的主要用途既有防治疾病 ，还有促进生长、提高生产性能、改 善动物性食品的品质等。兽药残留指 给动物使用后蓄积和贮存在细胞、组 织和器官内的药物原形、代谢产物和 药物杂质。常见兽药残留的种类如下 ： 1、抗生素类药物 这类药物多为天然发酵产物，是临床 应用最多的一类抗菌药物，如青霉素 类、氨基糖苷类、大环内酯类、四环 素类、链霉素、金霉素等。青霉素类 最容易引起过敏反应，四环素类、链 霉素有时也会引起过敏反应。如果畜 产品中残留有这类药物，也会引起同 样的病症。轻至中度的过敏反应一般 表现为短时间内出现血压下降、皮疹 、身体发热、血管神经性水肿、血清 病样反应等，极度过敏反应可能导致 过敏性休克甚至死亡。而长期摄入含 氨基糖苷类残留超标的动物性食品， 可损害听力及肾脏功能。 2、磺胺类药物 主要用于抗菌消炎，如磺胺嘧啶、磺 胺二甲嘧啶、新诺明（SMZ）等。近 年来，磺胺类药物在动物性食品中的 残留超标现象，在所有的兽药当中是 最严重的。长期摄入含磺胺类药物残 留的动物性食品后，药物可不断在体 内蓄积。磺胺类药物主要以原形及乙 酰磺胺的形式经肾脏排出，在尿中浓 度较高，其溶解度又较低，尤其当尿 液偏酸性时，可在肾盂、输尿管或膀 胱内析出结晶，产生刺激和阻塞，造 成泌尿系统损伤，引起结晶尿、血尿 、管型尿、尿痛、尿少甚至尿闭。多 数人是皮肤瘙痒。 3、硝基呋喃类药物 也主要用于抗菌消炎，如呋喃唑酮 、呋喃西林、呋喃妥因等。通过动物 性食品摄入这些残留药物后，对人体 造成的危害主要是胃肠道反应和过敏 反应。当剂量过大或肾功能不全时， 可引起严重的毒性反应，主要表现为 周围神经炎、嗜酸性白细胞增多、溶 血性贫血等。长期摄入可引起不可逆 性末端神经损害、如感觉异常、疼痛 及肌肉萎缩等，但我国还没制定硝基 呋喃类药物残留检测国家标准。 4、抗寄生虫类药物 主要用于驱虫或杀虫，如苯并 咪唑、左旋咪唑、吡喹酮等。如 果食品中残留有这些药物，对人 主要的潜在危害是致畸作用和致 突变作用。对于妊娠期的孕妇有 可能发生胎儿畸形，如侏儒、兔 唇等。 5、激素类药物 这类药物主要用于提高动物的繁殖和 加快生长发育速度，常用的激素主要 有性激素和皮质激素，而其中以性激 素最多（包括多种内源性激素、人工 合成的类似性激素的类固醇化合物、 人工合成的具有性激素某些特征的非 类固醇化合物），如孕酮、睾丸酮、 雌二醇、甲基睾酮等。正常情况下， 动物性食品中天然存在的性激素含量 很低，不会干扰消费者的激素代谢和 生理机能。但摄入性激素残留超标的 动物性食品，可能会影响消费者的正 常生理机能，并具有一定的致癌性， 但最常见的是导致儿童早熟、儿童发 育异常、儿童异性趋向等。 兽药（包括兽药添加剂）在畜牧 业中的广泛使用，对降低畜牧发病率 与死亡率、提高饲料利用率、促生长 和改善产品品质方面起到十分显著的 作用，已成为现代畜牧业不可缺少的 物质基础。但是，由于科学知识的缺 乏和经济利益的驱使，畜牧业中滥用 兽药和超标使用兽药的现象普遍存在 。后果是，一方面是导致动物性食品 中兽药残留，摄入人体后影响人类的 健康；另一方面，各种养殖场大量排 泄物（包括粪便、尿等）向周围环境 排放，兽药又成为环境污染物，给生 态环境带来不利影响。 近年来兽药残留在国内外已经 成为社会关注的公共卫生问题。 与人类的健康息息相关，中国加 入WTO后，国际贸易中的非贸易 性技术壁垒现象，使中国畜禽产 品的出口面临更加激烈的竞争环 境。如果不能很好地控制兽药残 留，将直接影响畜禽产品的出口 贸易。由此可见，药物（兽药） 残留的测定具有特殊重要的意义 。 “瘦肉精”测定 “瘦肉精”，化学名为盐酸克伦 特罗（clenbuterol），是一种平 喘药的商品名，又称双氯醇胺、 氨哮素、克喘素，是一种白色或 类白色的结晶性粉末，无臭，味 略苦，熔点为172176C，由于 其化学性质稳定，加热到172才 分解，因此一般的烹饪加热不能 将其破坏。它进入人体后吸收快 ，1520min即起作用，23h血 浆浓度达高峰，口服作用时间维 持在5h以上。 它可促进动物生长，促进动物 肌肉、特别是骨骼肌蛋白质的合 成，抑制脂肪的合成和积累，使 瘦肉相对增加。但是由于它的半 衰期长、在体内代谢慢，会在动 物体内，主要是内脏残留。人食 用了有药物残留的畜禽内脏，就 可能危害健康。 n氨酸克伦特罗检测的标准方法有：酶 联免疫法（ELISA），筛选、高效液 相色谱法（HPLC），定量到气质联 机法（GC_MS）。 n高效液相色谱法测定盐酸克伦特罗。 n1、原理 n固体试样剪碎，用高氯酸溶液匀浆， 液体试样加入高氯酸溶液，进行超声 加热提取后，用异丙醇+乙酸乙酯（ 40+60）萃取，有机相浓缩，经弱阳 离子交换柱进行分离，用乙醇+氨（ 98+2）溶液洗脱，洗脱液经浓缩，流 动相定容后在高效液相色谱仪上进行 测定，外标法定量。 n2、试剂 n克伦特罗：纯度99.5%。 磷酸二氢 钠。 氢氧化钠。 氯化钠。 高氯酸 。 浓氨水。 异丙醇。 乙酸乙酯。 甲醇：HPLC级。 乙醇。 高氯酸溶 液：0.1mol/L。 氢氧化钠溶液： 1mol/L。 磷酸二氢钠缓冲液： 0.1mol/L，PH 6.0。 异丙醇+乙酸 乙酯（40+60）。 乙醇+浓氨水（ 98+2）。 甲醇+水（45+55）。 克 伦特罗标准溶液的配制：准确称取克 伦特罗标准品用甲醇配成浓度为 250mg/L的标准储备液，贮存于冰箱 中；使用时用甲醇稀释成0.5mg/L的 克伦特罗标准使用液，进一步用甲醇 +水（45+55）适当稀释。 弱阳离子 交换柱（LC_WCX）（3ml）。 3、仪器 水浴超声清洗器。 磨口玻璃离 心管：11.5cm（长）3.5cm（ 内径），具塞。 5mL玻璃离心 管。 酸度计。 离心机。 振 捣器。 旋转蒸发器。 旋涡式 混合器。 针筒式微孔过滤膜（ 0.45m，水相）。 N2蒸发器 。 匀浆器。 高效液相色谱仪。 n4、色谱柱条件： n5、分析步骤 n（1）提取： n 肌肉、肝脏、肾脏试样：称取肌肉等试 样10g（精确到0.01g），用20mL0.1mol/L 高氯酸溶液匀浆，置于磨口玻璃离心管中， 然后置于超声波清洗器中超声20min，取出 置于80水浴中加热30min。等等。 n 尿液试样：用移液管量取尿液5mL，加 入20mL0.1mol/L高氯酸溶液，超声20min 混匀。置于80水浴中加热30min。 n 血液试样：将血液于4500r/min离心，用 移液管量取上层血清1mL置于5mL玻璃离心 管中，加入2mL 0.1mol/L高氯酸溶液，混 匀，置于超声波清洗器中超声20min，取出 置于80水浴中加热30min。 n（2）净化： n依次用10mL乙醇、3mL水、 3mL0.1mol/L磷酸二氢钠缓冲液 （PH6.0），3mL水冲洗弱阳离 子交换柱，取适量上述物质的提 取液置于弱阳离子交换柱上，弃 去流出液，分别用4mL水和4mL 乙醇冲洗柱子，弃去流出液，用 6mL乙醇+浓氨水（98+2）冲洗 柱子，收集流出液。将流出液在 N2蒸发器上浓缩至干。 n（3）试样测定前的准备：干净 后、吹干的试样残渣中加入 100500L流动相，在旋涡式混 合器上充分振摇，使残渣溶解， 液体混浊时用0.45m的针筒式微 孔过滤膜过滤，上清液待进行液 相色谱测定。 n（4）测定：吸取2050L 标准 校正溶液及试样液注入液相色谱 仪，以保留时间定性，用外标法 单点或多点校准法定量。 n6、计算 n按外标法计算试样中克伦特罗的 含量。 n X=m0f/m n式中 X试样中克伦特罗的含 量，g/kg或g/L n m0试样色谱峰与标准色 谱峰的峰面积比值对应的克伦特 罗的质量，ng n f试样稀释倍数 n m试样的取样量，g或 mL。 第五节 食品中天然毒素及其检测 食品中的天然毒素主要是指某 些动、植物中所含有的有毒天然 成分，如河豚中含有河豚毒素； 苦杏仁中存在氰化物；毒蕈中含 有毒肽或